JP4696793B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は一般家庭において使用される電気掃除機において、特に所定の周期毎に点弧角差を設けて高調波を低減させるものに関するものである。

電気掃除機の高入力化に伴い、電源高調波電流対策（特に奇数次高調波３次、５次、７次…：基本周波数が５０Ｈｚの場合１５０Ｈｚ、２５０Ｈｚ、３５０Ｈｚ…となる）が課題となってきており、ＩＥＣ規格では各々の次数に対して上限値を規定している。このため、電源高調波電流の低減方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図９に従来構成のブロック図を、図１０に同ブロック図の動作説明を示し、以下これらの図に基づいて説明を行う。

電源１０１に動力となるモーター１０２を直列に、更にモーター１０２に印加される電圧を位相制御するトライアック１０３を直列に接続し、トライアック１０３の点弧角を１ヘルツ毎に大小に変化させる発生器１０４をトライアック１０３のゲートに接続して構成している。

上記構成において、モーター１０２に印加される電圧は図１０に示すように、１周期毎に小さな点弧角α１と大きな点弧角α２とを交互に発生する発生器１０４によってトライアック１０３に出力される。モーター１０２に印加される電力は点弧角α１と点弧角α２の場合のほぼ中間となり、電源高調波電流は点弧角α１で発生する電源高調波成分と点弧角α２で発生する電源高調波成分の２種類となり、奇数次高調波同士が打ち消しあうことによって、全体として発生する電源高調波電流が低下するものであった。
特開昭６３−２７４３９６号公報

しかしながら、上記のような電源高調波電流を低減するために点弧角を変動させる掃除機においては、一周期毎の点弧角の差が固定されているので、例えば高電圧時や、紙袋交換直後の開放状態などでは、より大きな電流がモーター１０２に流れるため、電源高調波電流が増大していた。

本発明は上記課題を解決するもので、電源電圧上昇時や、紙袋への塵埃堆積量に応じた点弧角差に可変し、電源高調波電流を低減するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、吸引風を発生する電動送風機と、電気掃除機の動作ポジションを設定する入力設定手段と、電気掃除機に印加される電源電圧を検出する電圧検出手段と、これら入力設定手段と電圧検出手段の出力を受け、所定の周期毎に異なる点弧角を前記電動送風機に出力する制御手段とを設け、前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出した前記電源電圧の電圧値が予め定められた所定値である場合には、第１の点弧角と、前記第１の点弧角とは異なる第２の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力し、前記電圧検出手段で検出した前記電源電圧の電圧値が前記所定値よりも高い場合には、第３の点弧角と、前記第３の点弧角と異なる第４の点弧角とを
所定の周期毎に前記電動送風機に出力しており、前記第３の点弧角は前記第１の点弧角よりも小さく設定されており、前記第４の点弧角は前記第２の点弧角よりも大きく設定されていることにより高調波を低減させる。

高電圧が掛かる場合や、紙袋交換直後の開放状態などの高風量時に、点弧角の幅を可変して電源高調波電流を低減する電気掃除機を提供できるものである。

第１の発明は、吸引風を発生する電動送風機と、電気掃除機の動作ポジションを設定する入力設定手段と、電気掃除機に印加される電源電圧を検出する電圧検出手段と、これら入力設定手段と電圧検出手段の出力を受け、所定の周期毎に異なる点弧角を前記電動送風機に出力する制御手段とを設け、前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出した前記電源電圧の電圧値が予め定められた所定値である場合には、第１の点弧角と、前記第１の点弧角とは異なる第２の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力し、前記電圧検出手段で検出した前記電源電圧の電圧値が前記所定値よりも高い場合には、第３の点弧角と、前記第３の点弧角と異なる第４の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力しており、前記第３の点弧角は前記第１の点弧角よりも小さく設定されており、前記第４の点弧角は前記第２の点弧角よりも大きく設定されている構成とした電気掃除機を提供できるものである。

第２の発明は、吸引風を発生する電動送風機と、電気掃除機の動作ポジションを設定する入力設定手段と、前記電動送風機の上流に設けて塵埃を捕集する集塵手段と、前記集塵手段内の塵埃の質量を検出する塵埃量検出手段と、これら入力設定手段と塵埃量検出手段の出力を受け、所定の周期毎に異なる点弧角を前記電動送風機に出力する制御手段とを設け、前記制御手段は、前記塵埃量検出手段で検出した前記塵埃の質量が予め定められた所定値である場合には、第１の点弧角と、前記第１の点弧角とは異なる第２の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力し、前記塵埃量検出手段で検出した前記塵埃の質量が前記所定値よりも小さい場合には、第３の点弧角と、前記第３の点弧角と異なる第４の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力しており、前記第３の点弧角は前記第１の点弧角よりも小さく設定されており、前記第４の点弧角は前記第２の点弧角よりも大きく設定されている構成とした電気掃除機を提供できるものである。

第３の発明は、電気掃除機に印加される電源周波数を検出し、周波数に応じた出力を制御手段に出力する周波数検出手段を設け、制御手段はこの電源周波数の情報を加味して点弧角差を可変するもので、高調波を低減する際の精度をより一層上げられるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものでは無い。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図３を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態における電気掃除機の動作ブロック図であり、図２、及び図３は同、電気掃除機の動作説明図である。

図１において、２は吸引風を発生させる電動送風機１への供給電力を制御する制御手段である。３は使用者が電気掃除機の動作ポジションを設定する入力設定手段で、動作ポジションの情報を制御手段２に伝達する。４は電圧検出手段で電気掃除機に印加される電源電圧を検出し、制御手段２に電源電圧の情報を伝達する。７は電圧検出手段で電気掃除機
に印加される電源周波数を検出し、制御手段２に電源周波数の情報を伝達する。

図２において、（ａ）は所定の電圧（本実施の形態では使用する国の標準電圧であり、例えばイギリスであれば２４０Ｖ）時の電動送風機１への点弧角を説明する波形で、（ｂ）は所定の電圧以上の電圧時の電動送風機１への点弧角を説明する波形であり、共に縦軸は電圧を表し、横軸は時間を表している。（ａ）において、１周期目は点弧角α１で点弧し、２周期目は点弧角α２で点弧している。（ｂ）において、１周期目は点弧角β１で点弧し、２周期目は点弧角β２で点弧しており、β１＜α１、β２＞α２となるように設定している。したがって、（α２−α１）＜（β２−β１）となる。

図３において、（ａ）は所定の周波数（本実施の形態では使用する国での標準周波数であり、イギリスであれば５０Ｈｚ）時の電動送風機１への点弧角を説明する波形で、（ｂ）は所定の周波数以上の周波数時の電動送風機１への点弧角を説明する波形であり、共に縦軸は電圧を表し、横軸は時間を表している。（ａ）において、１周期目は点弧角γ１で点弧し、２周期目は点弧角γ２で点弧している。（ｂ）において、１周期目は点弧角ζ１で点弧し、２周期目は点弧角ζ２で点弧しており、ζ１＜γ１、ζ２＞γ２となるように設定している。したがって、（γ２−γ１）＜（ζ２−ζ１）となる。

上記構成において、その動作を説明する。

使用者が掃除を開始すると、電圧検出手段４は電源電圧の検出を常に行い、制御手段２に電源電圧の情報を出力する。その信号を受けた制御手段２は現在の電源電圧と所定の電圧値とを比較し、その結果所定の電圧値よりも高ければ、それだけ電動送風機１に大きな電流が流れるため、図２の（ａ）の点弧角差（α２−α１）から（ｂ）の点弧角差（β２−β１）のように差が大きくなるように変更し、所定の電圧時のＩＥＣ規格値まで高調波を低減することによって、電源高調波電流を低減した電気掃除機を提供することができる。

或いは、周波数検出手段７からの情報を加味することにより、所定の周波数よりも低い周波数であれば、１周期辺りの電流量が増加し、より大きな電流が流れるため、図３の（ａ）点弧角差（γ２−γ１）から（ｂ）の点弧角差（ζ２−ζ１）のように差が大きくなるように変更し、所定の周波数時の高調波電流値まで低減する。電源電圧、電源周波数の両方の情報で補正することによって、より一層電源高調波電流を低減することができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図４を参照しながら説明する。尚、図１〜図３と共通のものに関しては、同一符号を付与してその説明を省略する。図４は本実施の形態における電気掃除機の動作ブロック図である。

図４において、５は電動送風機の上流に設けて塵埃を捕集する集塵手段で、本実施の形態では塵埃の質量に応じて抵抗値を変化させる重量センサーを用いた塵埃量検出手段６を内蔵している。

上記構成において、その動作を説明する。

使用者が掃除を開始すると、塵埃量検出手段６は集塵手段５内の塵埃の質量の検出を常に行い、制御手段２に塵埃の質量の情報を出力する。その信号を受けた制御手段２は現在の塵埃の質量と所定の塵埃の質量（例えば、あらかじめデーターを取得しており、その塵埃の質量であれば、ＩＥＣ入力になる様な負荷がかかる塵埃の質量）とを比較し、その結果所定の塵埃の質量よりも軽ければ、より負荷のかからない状態であるので、その分大き
な電流が流れるため、制御手段２は点弧角差を大きくし、所定の塵埃の質量まで高調波を低減することによって、電源高調波電流を低減した電気掃除機を提供することができる。

また、本実施の形態においても実施の形態１と同様に、周波数検出手段７からの情報を加味することで、より一層精度よく電源高調波を低減することができる。

（実施の形態３）
以下、本発明の第３の実施の形態を、図５〜図８を参照しながら説明する。尚、図１〜４と共通のものに関しては、同一符号を付与してその説明を省略する。

図５及び図８は本実施の形態における電気掃除機の動作ブロック図、図６は同電気掃除機の斜視図、図７は入力情報から入力を確定するグラフの説明図である。

図５において８は入力検出手段で、本実施の形態では吸気経路中の風量に応じて電圧信号を発信する風量検出手段１１を用いる。１２は第１の記憶手段であり、停止状態へ移行する直前の動作ポジション及び、入力検出手段８から出力される入力情報を記憶する。１３は第２の記憶手段であり、各動作ポジションにおける入力の基準値を備えている。１４は比較手段で第１の記憶手段１２と、第２の記憶手段１３の動作ポジションと入力情報を比較することで現在の入力を確定し、その結果、確定された入力では高調波電流が高くなるようであれば、制御手段２に点弧角差が大きくなるような信号を出力する。

図６、図８において、１５は廃棄検出手段で本実施の形態ではマイクロスイッチで構成している。この廃棄検出手段１５は集塵手段５の天面を覆う集塵蓋１６の開閉に応じて、短絡又は開放状態となる。例えば、集塵蓋１６が閉じている状態では廃棄検出手段１５の接点は短絡状態となる。集塵蓋１６が開いている状態では廃棄検出手段１５の接点は開放状態となる。このように集塵蓋１６の開閉を電気的に検出している。一般に集塵蓋１６を開けるのは、集塵手段５内の塵埃を廃棄する時であるので、集塵蓋１６が開いた状態を塵埃が廃棄された状態であると検出している。

上記構成において、その動作を説明する。

図７において、縦軸は入力で、横軸は風量である。Ａ、Ｂ、Ｃは各動作ポジションにおける入力ラインであり、Ａは一番入力の高い動作ポジションで、Ｂはその次に入力の高い動作ポジションであり、Ｃは最も入力の低い動作ポジションである。これらの入力ラインは各動作ポジションにおける入力と風量の関係を表している入力の基準値と言える。例えば、使用者がＣに対応する動作ポジションからＢに対応する動作ポジションに切り替えると、図中の矢印（１）のように開放側に移動する。同様にＢに対応する動作ポジションから一番高いＡに対応する動作ポジションに切り替えると、矢印（２）のように更に開放側に移動する。これらのことから、停止状態へ移行時の動作ポジションと、入力情報を記憶しておけば、例えば、Ｂで運転を終了し、次回運転時にＡで運転を開始したとして、このグラフに照らし合わせることで、Ａで入力がいくらなのかを確定する。

使用者が電気掃除機を停止状態にすると、第１の記憶手段１２は停止状態移行時の動作ポジションと、吸気経路の一点に備えられた風量検出手段１１から出力される風量値を記憶する。次回運転時に廃棄検出手段１５が廃棄を検出すれば、第１の記憶手段１２に記憶された情報は破棄し、通常通りの点弧角差で運転を開始する。廃棄検出手段１５で塵埃の廃棄を検出しない場合、たとえ前回終了時と異なる動作ポジションで運転を開始したとしても、前述の通り比較手段１４は第１の記憶手段１２に記憶された動作ポジション及び風量値と、第２の記憶手段１３に設定されている各動作ポジション毎の入力の基準値を比較することで各動作ポジション毎の入力を確定し、その確定された入力に応じて点弧角差を
変更することにより、その時々の入力に合わせて電源高調波電流を低減した掃除機を提供することができる。

また、第１の記憶手段１２は常時動作ポジションと入力情報を取り込んでおくことで、例えば使用者が電源コンセントを抜いて掃除を終了する等、急に電源を切られた場合でも動作ポジションと入力情報を記憶しておくことが可能であり、そのような場合も次回運転時に電源高調波電流を低減した掃除機を提供することができる。

或いは、使用者が停止状態へ移行させた場合は、電気掃除機を一旦停止させたと判断し、供給電力が絶たれた場合は掃除を終了し塵埃を廃棄するものと判断することで、廃棄検知手段１５を用いずとも塵埃の堆積量を確定することができるため、より安価に高調波電流を低減した掃除機を提供できるものである。

尚、上記実施の形態では入力検出手段８として、風量検出手段１１を用いたが、電動送風機１に流れる電流値を検出する電流検出手段１０、集塵手段５内の塵埃の質量に応じた電圧信号を発信する塵埃量検出手段６を用いても同様の効果が得られ、更に各々の手段を用いた場合には以下ようなの効果も得られる。

電気掃除機は塵埃を吸引するため、当然その吸気には塵埃が含まれる。そのため風量検出手段１１では配置場所を確保するのに構成上の制約がある。そこで、入力検出手段８を圧力検出手段９で構成する事で、配置場所を比較的自由に選択することが可能であり、より容易に入力情報を取得できる。

入力検出手段８を電流検出手段１０で構成することにより、プリント基板外にセンサーの配線をする必要性が無く、プリント基板内で完結できるため、よりコンパクトな電源高調波電流を低減した掃除機を提供することができる。

（実施の形態４）
以下、本発明の第４の実施の形態を、図８を参照しながら説明する。尚、図１〜図７と共通のものに関しては、同一符号を付与してその説明を省略する。

図８は本実施の形態における電気掃除機の動作ブロック図である。

図８において、１５は本実施の形態では塵埃の質量に応じて抵抗値を変化させる重量センサーを用いた塵埃量検出手段であり、塵埃の質量を検出することで、塵埃の廃棄を検出することができるため、廃棄検出手段でもある。

上記構成において、その動作を説明する。

使用者が電気掃除機を停止状態にすると、第１の記憶手段１２は停止状態移行前の動作ポジションと、塵埃量検出手段を兼ねた排気検出手段１５から出力される塵埃の質量を記憶する。次回運転時の塵埃の質量が、第１の記憶手段１２に記憶された前回運転終了時の質量と異なる場合は、第１の記憶手段１２に記憶された情報は破棄し、通常通りの点弧角差で運転を開始する。質量が同程度であった場合、第１の記憶手段１２に記憶された動作ポジション及び質量と、第２の記憶手段１３に設定されている各動作ポジション毎の入力の基準値を比較することで各動作ポジション毎の入力を確定し、その確定された入力に応じて点弧角差を変更する。このことから廃棄を検出するための別のセンサーを用いなくても、この塵埃量検出手段６によって廃棄検出手段１５を兼用できるため、廃棄検出手段１５のための電源を用意する必要性もなくなり、より安価に電源高調波電流を低減した掃除機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、電源電圧上昇時や、紙袋への塵埃堆積量に応じた点弧角差に可変し、電源高調波電流を低減した電気掃除機を提供できるものである。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御ブロック図 同電気掃除機の動作説明図 同電気掃除機の他の動作説明図 本発明の実施の形態２における電気掃除機の制御ブロック図 本発明の実施の形態３における電気掃除機の制御ブロック図 同電気掃除機の斜視図 同電気掃除機の動作説明図 本発明の実施の形態４における電気掃除機の制御ブロック図 従来の電気掃除機のブロック図 同電気掃除機の動作説明図

１ 電動送風機
２ 制御手段
３ 入力設定手段
４ 電圧検出手段
５ 集塵手段
６ 塵埃量検出手段
７ 周波数検出手段
８ 入力検出手段
９ 圧力検出手段
１０ 電流検出手段
１１ 風量検出手段
１２ 第１の記憶手段
１３ 第２の記憶手段
１４ 比較手段
１５ 廃棄検出手段
１６ 集塵蓋

Claims (3)

1. 吸引風を発生する電動送風機と、電気掃除機の動作ポジションを設定する入力設定手段と、電気掃除機に印加される電源電圧を検出する電圧検出手段と、これら入力設定手段と電圧検出手段の出力を受け、所定の周期毎に異なる点弧角を前記電動送風機に出力する制御手段とを設け、前記制御手段は、前記電圧検出手段で検出した前記電源電圧の電圧値が予め定められた所定値である場合には、第１の点弧角と、前記第１の点弧角とは異なる第２の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力し、前記電圧検出手段で検出した前記電源電圧の電圧値が前記所定値よりも高い場合には、第３の点弧角と、前記第３の点弧角と異なる第４の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力しており、前記第３の点弧角は前記第１の点弧角よりも小さく設定されており、前記第４の点弧角は前記第２の点弧角よりも大きく設定されている構成とした電気掃除機。
2. 吸引風を発生する電動送風機と、電気掃除機の動作ポジションを設定する入力設定手段と、前記電動送風機の上流に設けて塵埃を捕集する集塵手段と、前記集塵手段内の塵埃の質量を検出する塵埃量検出手段と、これら入力設定手段と塵埃量検出手段の出力を受け、所定の周期毎に異なる点弧角を前記電動送風機に出力する制御手段とを設け、前記制御手段は、前記塵埃量検出手段で検出した前記塵埃の質量が予め定められた所定値である場合には、第１の点弧角と、前記第１の点弧角とは異なる第２の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力し、前記塵埃量検出手段で検出した前記塵埃の質量が前記所定値よりも小さい場合には、第３の点弧角と、前記第３の点弧角と異なる第４の点弧角とを所定の周期毎に前記電動送風機に出力しており、前記第３の点弧角は前記第１の点弧角よりも小さく設定されており、前記第４の点弧角は前記第２の点弧角よりも大きく設定されている構成とした電気掃除機。
3. 電気掃除機に印加される電源周波数を検出し、周波数に応じた出力を制御手段に出力する周波数検出手段を設け、制御手段はこの電源周波数の情報を加味して点弧角差を可変する請求項１または２記載の電気掃除機。

Images